超级电容器用m-Gr/CNT 复合材料的制备

李祥元,刘鹏刚,张 开,王 亭

( 西安合容新能源科技有限公司,陕西 西安 710000 )

活性炭作为双电层储能材料,具有比表面积大、成本低和性能稳定等优点,在超级电容器中应用广泛[1]。 大量电解质离子无法浸入的微孔结构,限制了活性炭电极单位面积的利用率;此外,活性炭的导电性能较差,阻碍了在高比功率超级电容器中的应用[2]。 提高活性炭电极的有效利用率,开发高比功率、高比能量、安全可靠及长循环寿命的电极材料,是当前超级电容器的研究热点。 与活性炭相比,石墨烯的电导率更高、比表面积更大,有利于电子的快速转移和材料的稳定;稳定的结构还能够承载高电压循环带来的影响[3]。 石墨烯在还原过程中常因范德华力的作用发生团聚或堆积,影响分散性能和对表面的利用[4]。 有研究表明,可插入金属氧化物粒子、碳纳米管(CNT)和碳球[5]等多维材料,来增加石墨烯片层的间距。 构筑三维结构的石墨烯,既能发挥二维石墨烯的本征特性,又能通过多孔结构赋予材料大的比表面积、高的机械强度和优异的电子传输通道[6]。

目前,多孔石墨烯的制备多需使用KOH 等表面活性剂进行处理,工艺复杂且成本较高。 基于以上思路,本文作者将改进Hummers 法制备的氧化石墨烯(GO)与CNT 在球磨罐中均匀混合,利用高温还原和低温造孔原理,一步制备多孔石墨烯(m-Gr)/CNT 复合材料,并与单纯石墨烯(Gr)、Gr/CNT 复合材料导电剂对比,研究m-Gr/CNT 作为导电剂,对活性炭基超级电容器电化学性能的影响。……